КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ

Программная система ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ является подсистемой Программной системы ТИМ КРЕДО (Технологии Информационно Моделирования КРЕДО), которая обеспечивает доступ к полной цепочке работ – от фотограмметрической обработки до создания цифровой модели местности.

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ включает в себя функционал обработки фотографий, полученных как аэрофотосъемкой, так и наземной съемкой, и получения облаков точек и ортофотопланов, а также все необходимые инструменты обработки облаков точек: фильтрация, классификация и выделение рельефа, создание ЦММ и экспорт данных в популярных форматах.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ позволяет выполнять фотограмметрическую обработку, формировать облака точек и ортофотопланы, а также автоматизировать процесс обработки данных фотограмметрических и лазерных облаков точек для создания цифровой модели местности: модель рельефа и ситуации, предназначенные для решения различных прикладных инженерных задач.

Удобный интерфейс ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ, с возможностью автоматизации процессов фотограмметрических расчетов, обработки облаков точек и моделирования, обеспечивает максимальную производительность и качество конечного результата.

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ входит в состав геодезических инструментов программной системы ТИМ КРЕДО. За счет совместной обработки данных инженерно-геодезических изысканий в единой информационной среде, полученных различными методами, вы обеспечиваете себе максимальную производительность и качество.

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ:

• добавление в проект фотографий – результатов аэрофотосъемки или фотографий наземной фотограмметрической съемки;
• импорт параметров ориентирования фотоснимков (координат и углов) из EXIF импортируемых фотографий или из текстовых файлов;
• импорт параметров калибровки фотокамер;
• импорт, ручной ввод, редактирование опорных точек;
• создание связующих точек на фотографиях указанием положения опорных;
• фотограмметрическое уравнивание (расчет внешних и внутренних параметров ориентирования), формирование редкого облака точек как визуализации рассчитанной модели;
• расчет невязок опорных точек, отображение невязок в таблице и графически в виде эллипсов ошибок;
• возможность редактирования редкого облака для удаления ошибочно определенных точек;
• создание плотного облака точек на основе фотограмметрической модели;
• ортокоррекция фотографий и создание ортофотоплана;
• генерация опорных точек плотного облака и ортофотоплана для обеспечения возможности кусочно-линейной трансформации для устранения остаточных невязок;
• возможность выполнения расчета с распараллеливанием задач между компьютерами в локальной сети;
• импорт/экспорт облаков точек в форматах: LAS, LAZ, текстовых файлов с настройкой формата, импорт облаков точек в формате E57;
• отображение облаков точек в трехмерном виде (3D), на плоскости (2D) и в вертикальных сечениях;
• трансформация облаков точек по абсолютным и относительным опорным точкам;
• работа с целым облаком, выбранной областью или отдельными его слоями;
• измерения по облакам точек в плане, в 3D, в поперечных разрезах;
• фильтрация облака точек по порогу различных значений, измеренных или вычисленных;
• расчет нормалей для точек облака;
• расчет высоты над рельефом для точек облака;
• фильтрация различных видов шумов в облаке точек;
• выделение (классификация) рельефа;
• создание матриц высот по облакам точек;
• адаптивное прореживание облака точек и построение цифровой модели рельефа (ЦМР);
• сохранение и использование пользовательских параметров алгоритмов и пакетных сценариев обработки облаков точек;
• распознавание точечных и линейных объектов ситуации и создание по ним топографических объектов в трехмерном виде (3D), на плоскости (2D), в вертикальных сечениях;
• автоматический поиск линий электропередачи (столбы и провода) по облаку точек с последующей интерактивной проверкой результатов;
• создание растровых изображений по облакам точек;
• интерактивное распознавание линейных объектов по растрам, полученным из облаков точек и ортофотопланам;
• импорт и визуализация 3D моделей в форматах IFC, 3DS, OBJ, PLY. Измерение расстояний между узлами и ребрами 3D моделей и облаками точек, ТО в 3D окне;
• расчет объемов по облакам точек;
• создание и редактирование топографических объектов для подготовки топографических планов при выполнении небольших проектов;
• создание, редактирование и экспорт в DXF/DWG чертежей сечений облака точек;
• экспорт данных цифровой модели местности (ЦММ) или цифровой модели рельефа (ЦМР) в форматах: DXF, DWG, TopoXML (LandXML), MIF/MID и текстовых файлов с настройкой формата;
• экспорт элементов организации дорожного движения в формате TopoXML.

ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Исходными данными для подсистемы являются фотографии, полученные с помощью аэрофотосъемки или наземной фотограмметрической съемки. При наличии в метаданных EXIF параметров камеры, координат и углов фотосъемки эти данные автоматически будут проимпортированы. Центры фотографирования для импортированных фотографий отображаются в плане, 3D окне, табличном окне фотографии, в окне предпросмотра миниатюр, выбранная фотография в полноразмерном виде отображается в отдельном окне.

Координаты опорных точек могут быть проимпортированы из текстовых списков утилитой импорта по шаблону или введены вручную в таблицу. Подсистема поддерживает различные сценарии нанесения связующих точек на фотографии по опорным: указанием по одной на выбранной фотографии, интерактивный обход перекрывающихся фотографий с последовательным созданием точек, автоматическое нанесение по предварительно рассчитанной модели.

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ предусмотрен импорт каталога координат и высот точных центров фотографирования, которые получены в результате обработки спутниковых данных с бортовых спутниковых навигационных систем. Использование заблокированных точных центров фотографирования, совместно с уточненными параметрами калибровки фотокамеры, позволяет ускорить процесс фотограмметрической обработки. Потребуется назначение только ограниченного числа контрольных точек для проверки качества формирования фотограмметрической модели.

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ поддерживается работа с растровыми картами, планами, аэрофотоснимками в различных форматах (CRF, BMP, TIFF, JPEG, PNG, TMD и т.д.), с веб-картами картографических Интернет-сервисов Google Maps и Bing, также возможно добавление пользовательских файловых серверов.

При необходимости к наложенному изображению картографического сервиса может быть применена дополнительная трансформация для устранения локальной несогласованности глобальной и региональной систем координат.

НАСТРОЙКА ПРОЕКТА

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ доступна настройка параметров классификатора топографических объектов, выбор системы координат, выбор варианта отображения объектов на плоскости и единиц измерения. В подсистеме есть возможность импортировать системы координат из файлов описания систем координат prj и базы данных EPSG, для удобства поиска объектов в базе реализован графический интерфейс.

ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ реализован классический современный подход к автоматической фотограмметрической обработке фотографий. Он включает в себя следующие основные этапы:

• Поиск характерных точек на фото.
• Поиск и формирование стереопар.
• Сопоставление характерных точек на стереопарах и создание связующих точек.
• Уравнивание (вычисление элементов внешнего и внутреннего ориентирования фотоснимков).
• Расчет карт глубин.
• Формирование плотного облака точек.
• Ортокоррекция фотоснимков и формирование ортофотоплана.

Для каждого этапа доступны настройки параметров расчета, позволяющие полностью контролировать процесс. В процессе расчета вся информация выводится в подробный протокол, который может быть сохранен и использован для анализа.

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ реализована возможность поэтапного расчета: первый этап завершается уравниванием и позволяет визуально оценить качество полученной модели посредством «редкого облака точек». Это позволяет своевременно устранить ошибки или уточнить параметры, не тратя время на продолжительные по времени этапы формирования плотного облака. В результате уравнивания вычисляются невязки опорных точек. Значения невязок отображаются в таблице Опорные точки, графически на плане и в 3D. Дополнительно в соответствующей таблице отображаются пиксельные невязки связующих точек. Таблица позволяет локализовать точки и фотографии с наибольшими значениями невязок и быстро перейти к соответствующей связующей точке на фотоснимке.

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ реализована возможность дополнительной обработки редкого облака в ручном режиме стандартными инструментами обработки облаков точек. Это позволяет эффективно убрать шумы и обеспечить более быстрый и точный расчет на последующих этапах.

Вторым этапом выполняется генерация карт глубин и формирование плотного облака точек. Сформированное облако точек проходит через настраиваемый финальный этап постобработки: расчет плотности, расчет нормалей и фильтрация изолированных точек. Рассчитанные карты глубин можно просмотреть и проанализировать в окне «Фото».

При необходимости после второго этапа расчета можно выполнить ортокоррекцию фотоснимков и сформировать ортофотоплан.

Для расчета больших объектов (с большим количеством фотографий) в ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ предусмотрена возможность использования вычислительных ресурсов компьютеров в локальной сети. Для этого необходимо установить Microsoft MPI и выполнить настройку используемых в расчете компьютеров. В параллельном режиме выполняются ресурсоемкие и продолжительные этапы: поиск характерных точек и генерация карт глубин.

РАБОТА С ОБЛАКОМ ТОЧЕК В ТРЕХМЕРНОМ ВИДЕ. ФИЛЬТРАЦИЯ ОБЛАКА ТОЧЕК

После завершения расчета плотного облака точек или импорта, облако точек отображается в двухмерном виде в окне План, где на плоскости можно оценить загруженные данные. Для удобной работы с трехмерным облаком в окне План есть возможность отображения динамического 3D поперечника, строящего разрез 3D вида облака точек, матрицы высот, векторных и точечных объектов и другой информации.

Также поперечник можно построить, явно указав линию сечения в окне План. Текущий поперечник можно заблокировать, что позволяет выполнять измерения, создавать и редактировать точечные и линейные объекты в окне, включая линии, пересекающие поперечник. Также возможно распознавание линий по облаку в поперечнике и экспорт полученного чертежа в dxf/dwg. При необходимости можно настроить ширину сечения и вертикальный масштаб.

Для полноты восприятия и удобства можно перейти к трехмерному виду в графическом окне 3D вид и продолжить работу. Перемещение в 3D виде выполняется интерактивно по всем направлениям с помощью колеса, правой или левой клавиш мыши. В программе реализовано два полноценных 3D вида, что позволяет удобно работать со сложным объектом, имея возможность видеть его одновременно с разных сторон и в виде сверху (в окне План).

Прежде чем переходить к решению задач по облаку точек, можно осуществить фильтрацию рассчитанного или загруженного облака точек. Фильтрация позволяет убрать шумы ниже рельефа, удалить изолированные точки, движущиеся объекты.

В одном проекте фильтры могут применяться как ко всему облаку точек, так и к частям облака (в заданном контуре, к выделенным точкам, к отдельным классификационным слоям, к точкам, определенным составным логическим и геометрическим условием). При этом указание контура можно выполнять как в 3D виде, так и в окне План. В качестве контура также можно использовать линейный объект. При запуске фильтров можно включить предпросмотр заданных условий и визуально оценить, к каким именно точкам будет применен фильтр.

При необходимости можно вырезать, выделять, удалять части облака точек, просто выделяя области рамкой или контуром в плане или 3D-окне.

ТРАНСФОРМАЦИЯ ОБЛАКОВ ТОЧЕК

В ряде случаев возникает необходимость трансформации облаков точек: для сшивки сканов с разных станций при обработке данных наземного сканирования, для корректировки облака с учетом марок с известными координатами, для взаимной корректировки двух облаков.

Подсистема предоставляет функционал по трансформации облаков: импорт и разметка на облаках опорных точек, привязка опорных точек к центрам сферических марок, трансформация отдельных облаков и всех облаков проекта, включая возможность трансформации по относительным точкам привязки – точкам без известных координат, положение которых известно на нескольких облаках. Точки привязки могут создаваться как в окне План, так и в 3D-окнах. Трансформация осуществляется кусочно-линейным методом, что позволяет устранять нелинейные искажения отдельных облаков или выполнять взаимную трансформацию нескольких облаков с учетом возможных невязок положения марок. В программе также реализована функциональность точной финальной трансформации облаков алгоритмом ICP.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОБЛАКА ТОЧЕК В ЦИФРОВУЮ МОДЕЛЬ РЕЛЬЕФА (ЦМР)

Подсистема позволяет в полуавтоматическом режиме создавать цифровую модель рельефа (ЦМР).

При необходимости можно использовать точки, полученные традиционными видами съемок для анализа качества облака точек и выделения рельефа, корректировки модели. Точки могут быть проимпортированы в модель, при этом они будут отображаться в окне План, в таблице Именованные точки, а также в 3D виде. Совместный просмотр облака точек и импортированных точек съемки в 3D позволяет быстро и удобно оценить пригодность облака для моделирования рельефа. Импортированные (и созданные в подсистеме) модельные точки используются алгоритмами выделения рельефа в качестве опорных точек, гарантированно являющихся рельефными. При импорте точек учитываются коды и команды полевого кодирования и создаются соответствующие ТО.

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ позволяет быстро и эффективно создавать структурные линии по бровкам. Для бровок и подошв земляного полотна дороги при наличии четкой линии перегиба рельефа структурная линия может быть распознана автоматически. Также возможно автоматическое распознавание бровок на уступах карьеров. Для остальных случаев подсистема предоставляет удобные инструменты, существенно повышающие скорость работы и качество результата при ручном создании структурных линий. Для четкой визуализации областей с уклоном можно рассчитать раскраску области по градиенту уклона. Матрица высот, созданная по облаку точек, позволяет четко увидеть особенности рельефа в 3D. А динамически перестраиваемый по положению курсора в Плане поперечник дает возможность при рисовании линий в плане точно позиционировать их в характерные места перегиба.

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ позволяет выполнить расчет объемов. В качестве модели рельефа выбирается исходное состояние рельефа, облако точек задает конечное состояние. В результате расчета создается подпись со значениями объемов насыпи, выемки и соответствующих площадей, а также растр с картограммой.

СОЗДАНИЕ И РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ПО ОБЛАКУ ТОЧЕК 

Создание топографических объектов может выполняться вручную как в окне План, так и в 3D-окне. Создание объекта можно производить одновременно в окне План и 3D, продолжая начатую линию в том представлении, в котором отрисовка более удобна. Это существенно упрощает отрисовку сложных линейных и площадных объектов. После выбора в облаке точек объекта ситуации открывается классификатор топографических объектов, в котором выбирается нужный объект. Затем он отображается и в 3D-окне, и в Плане. Объекты, создаваемые в Плане при наличии заданной модели рельефа, получают отметки профиля из модели. В качестве модели рельефа может использоваться облако точек с отфильтрованными нерельефными точками или классификационный слой облака, содержащий рельефные точки, триангуляционная поверхность или матрица высот.

Распознавание объектов ситуации возможно, как в графическом окне 3D вид, так и в Плане. Для работы в Плане можно «разрезать» облако точек на слои, эквидистантные рельефу. Выделение слоев доступно после расчета высот точек над рельефом. Дальнейшее выделение слоя выполняется интерактивным фильтром по высоте над рельефом с предпросмотром результата. Полученные таким образом слои можно преобразовать в растровые изображения. По растровым изображениям быстро и удобно в интерактивном режиме распознается геометрия линейных объектов. Созданные таким образом линейные объекты получают отметки узлов с модели рельефа, в результате формируются трехмерные линейные и площадные топографические объекты. В подсистеме реализован ряд инструментов обработки растровых изображений, позволяющих выполнить подготовку растров для качественной векторизации. Инструменты позволяют работать как с черно-белыми, так и с цветными растрами. При необходимости отдельные элементы могут быть векторизованы в полуавтоматическом режиме и с цветных ортофотопланов (после предварительной подготовки).

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ реализована методика автоматизированного поиска линий излома рельефа с созданием векторных структурных линий на них. Поиск выполняется в несколько этапов, на каждом этапе можно оценить полноту и качество работы алгоритма, уточнить параметры для достижения наилучшего результата.

Финальный этап выделения бровок позволяет интерактивно управлять параметрами и видеть в режиме предпросмотра получаемый на основе текущего значения параметров результат.

При необходимости полученные бровки можно отфильтровать по длине, удалив незначительные элементы и шумы, а также выполнить автоматическую сшивку однотипных элементов.

ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ позволяет создавать подписи объектов в Плане и 3D виде с привязкой к объектам и точкам облака. Механизм подписей разработан максимально гибко, с возможностью настройки шаблонов и создания произвольных пользовательских подписей. Часто используемые подписи могут быть сохранены как шаблоны и использоваться повторно. Для подписей доступно множество параметров: координаты, расстояния и превышения, разности координат, характеристики элементов модели.

В ТИМ КРЕДО ФОТОГРАММЕТРИЯ поддерживается импорт BIM-моделей в формате Industry Foundation Classes (IFC), так и в популярных 3D-форматах (3DS, OBJ, PLY). Подсистема позволяет импортировать и визуализировать модели в 3D-окне совместно с облаками точек, перемещать и масштабировать 3D-модель, выполнять измерения между облаками точек и узлами модели.

СОЗДАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ, ЭКСПОРТ ДАННЫХ

Неотъемлемой частью работы на любом объекте является подготовка чертежей. Они могут потребоваться как в виде отчетных документов, так и для решения других задач. Выбирается область, покрываемая чертежом произвольной конфигурации или с заданным размером листа. После этого чертеж отправляется на печать или сохраняется в файле нужного формата.

Результаты обработки данных облаков точек можно экспортировать в файлы следующих форматов: DXF, MIF/MID, LAS, LAZ, TopoXML (LandXML), а также различных растровых форматах.